Deze nieuwe beelden van de zon laten iets zien wat we nog nooit eerder zagen

1 dag geleden 2

Een ontdekking van mini-draaikolken op de zon, vastgelegd door ’s werelds krachtigste zonnetelescoop, geeft eindelijk een verklaring voor de extreme hitte van de corona.

De zon is nog altijd een bron van grote raadsels. Eén van de meest hardnekkige vragen is waarom de buitenste atmosfeer, de corona, miljoenen graden heter is dan het zichtbare oppervlak. Die vraag is mogelijk beantwoord dankzij onthutsend gedetailleerde beelden die onlangs zijn vrijgegeven door de NSF Daniel K. Inouye-zonnetelescoop op Hawaï.

Wil je niets van Scientias missen? Voeg Scientias toe als voorkeursbron op Google dan zie je al onze verhalen!

Mini-draaikolken onthuld

De nieuwe opnamen, gemaakt met de krachtigste zonnetelescoop ter wereld, tonen het zonsoppervlak in een nooit eerder gezien detail. Astronomen konden structuren onderscheiden van nog geen 20 kilometer groot in een actief, magnetisch gebied vlakbij een zonnevlek. Op die beelden zagen ze kleine, dynamische wervelingen die lijken op kleine draaikolken of brekende oceaangolven. Deze wervelingen blijken de handtekening te zijn van het zogenoemde Kelvin-Helmholtz-instabiliteit (KHI).

We schreven vaker over de Zon, lees bijvoorbeeld ook De 10 mooiste foto’s van onze moederster: de zon, Zon van ongekend dichtbij: Parker Solar Probe fotografeert onze ster op slechts 6 miljoen kilometer of Nieuwste foto’s van ultramoderne zonnetelescoop: deze zonnevlekken zijn groter dan de aarde.

Meer dan mooie plaatjes

Deze instabiliteit is al lang bekend in de vloeistofdynamica en treedt op wanneer twee lagen plasma met verschillende snelheden langs elkaar schuiven. Hierdoor ontstaat er een schuifspanning op de grenslaag, die kleine verstoringen laat uitgroeien tot spiraalvormige wervels . “Mijn eerste reactie was: ‘Wauw, hoe kunnen we zulke kleine, fijnschalige structuren op de zon zien?’,” zegt de aan het observatorium verbonden astronoom Dr. David Kuridze. “Dit is iets wat we nog nooit eerder hebben gezien in zonne-observaties”. De vondst is niet alleen esthetisch; hij heeft diepgaande wetenschappelijke implicaties.

Het mysterie van de hete corona

Wetenschappers weten al langer dat de extreme hitte van de corona, die miljoenen kelvin kan bedragen, verband houdt met het magnetische veld van de zon. De heersende theorie is dat magnetische veldlijnen zich op een gegeven moment als vlechten in elkaar draaien, waarbij energie wordt opgeslagen die plotseling kan vrijkomen bij een zogenoemde magnetische recombinatie. Het grote vraagteken was echter: wat veroorzaakt dat vervlechten in de eerste plaats? De nieuw ontdekte draaikolken lijken nu de ontbrekende schakel. Ze zijn overal aanwezig waar het magnetisch veld sterk genoeg is, en fungeren als een constante motor die de magnetische veldlijnen in beweging houdt en in elkaar draait.

De vondst heeft grote gevolgen voor ons begrip van de zonneatmosfeer. “Kelvin-Helmholtz-instabiliteit is waarschijnlijk een mechanisme dat bijdraagt aan de verhitting van de buitenste atmosfeer en een deel van de oplossing vormt voor het aloude raadsel waarom sterren een corona hebben van een miljoen graden Kelvin,” zegt Dr. Thomas Rimmele, hoofd techniek bij het National Solar Observatory. De data tonen bovendien dat dit draai-effect zowel gemagnetiseerd als niet-gemagnetiseerd plasma op het zonsoppervlak efficiënt mengt, waardoor magnetische velden zich sneller over de zonneatmosfeer kunnen verspreiden.

Die versnelling is cruciaal. Het magnetische veld van de zon wordt opgewekt door dynamoprocessen die als gigantische kosmische motoren werken en de rotatie-energie van de ster omzetten in magnetische velden. Maar omdat de magnetische cyclus van de zon slechts (gemiddeld) elf jaar duurt, opvallend snel in kosmische termen, moet de gegenereerde magnetische flux efficiënt kunnen verdwijnen. “Bestaande modellen hebben moeite om deze snelle diffusie te verklaren,” aldus Dr. David Kuridze, astronoom bij het National Solar Observatory. “De Kelvin-Helmholtz-instabiliteit die we in de fotosfeer van de zon hebben ontdekt, kan fungeren als een belangrijke bron van deze ontbrekende magnetische diffusie.”

We schreven vaker over dit onderwerp, lees bijvoorbeeld ook Er gebeurt meer op de zon dan je denkt: veertig jaar aan data geeft ons een kijkje onder het oppervlak of Ook onze zon kan super-zonnevlammen voortbrengen. Of kijk deze video van de hand van Diederik Jekel: Hoe weten we hoe heet de zon is? | Short.

De kracht van de Inouye-telescoop

Deze doorbraak is volledig te danken aan het ongelofelijke oplossend vermogen van de NSF Daniel K. Inouye Solar Telescope. De telescoop, die vlakbij de top van de vulkaan Haleakalā op Maui staat, is uitgerust met een enorme vier meter brede spiegel en geavanceerde instrumenten. De beelden die de telescoop leveren kan, zijn zó scherp dat het vergelijkbaar is met een onderscheidingsvermogen van een muntstuk op 180 kilometer afstand. “Deze waarnemingen zijn dé validatie met de hoogste resolutie van magnetohydrodynamische simulaties tot nu toe,” verklaart Dr. Matthias Rempel, betrokken bij de analysen van de nieuwste beelden.

Leestip: Grootste zonsverduistering in decennia: bijna 90 procent van de zon verdwijnt op 12 augustus

Een nieuwe blik op onze ster

De ontdekking van de Kelvin-Helmholtz-instabiliteit op het zonsoppervlak is een mijlpaal in de zonnefysica. Het is een essentiële aanwijzing dat de kleinste, tot nu toe onzichtbare structuren een sleutelrol spelen in de grootste processen op de zon, van de mysterieuze verhitting van de corona tot het ontstaan van ruimteweer dat onze technologie op aarde kan beïnvloeden. De Inouye-telescoop blijkt een venster te zijn naar een compleet nieuw niveau van detail, dat ons begrip van onze eigen ster en verre sterren voorgoed zal veranderen.